為未來推動，我讀了一篇關於新熱情的簡短文章：鋰電池。作者與他毫無疑問的是聰明的流行文化參考，說鋰會“在克林斯的心中罷工”，毫無疑問是一個聰明的流行文化參考。這是對星際跋涉名人的虛構“米爾晶體”的薄弱引用，即使我發現它有點俗氣，但我猜他不得不帶一些東西。
幾十年後，對幽靈的深入了解使得克林頓的唯一擔心是羞辱的唯一擔憂，但地球上有一種物種，生活在鋰的恐懼中：電動汽車製造業的首席執行官。對他們來說，這不是粉末恐懼的鋰的存在，而是缺乏它;雖然地球地殼中的25個豐富的元素，但Gigatons被溶解在世界的海洋中，鋰是非常有反應的，因此往往是瀰漫性的，使得在他們公司的數量中獲得濃度挑戰。
隨著電動汽車和可再生能源市場的不斷增長，鋰電池的需求將會隨著需求超過採礦業的生產能力而增長。要了解如何不平衡可能是可能的，我們將看看鋰電鋰的目前如何開採，以及分析一些可能有助於填補即將到來的鋰差距的新型採礦技術。
岩石開始
雖然鋰已被化學家知名，但由於19世紀初，雖然是180年代，但它僅在前世紀中間鑑定了鋰化合物的商業用途。飛機行業對穩定潤滑劑的需求導致由鋰肥皂製成的潤滑脂的開發，以及對高性能但輕質金屬的需求導致鋁製行業使用鋰電池來改善Hall-Héroult冶煉過程。在同一時間，醫生髮現鋰鹽可以治療具有雙相情感障礙的客戶。
馬薩諸塞州的大晶晶（鋰鋁酸鋰，LiAl（SiO3）2）。來源：由Rob Lavinsky，Irocks.com – CC-By-SA-3.0
即使在20世紀40年代開始的新生核工業的額外需求，幾乎需要所有所需的鋰，也可以從小型硬岩挖掘業務供應，這些操作可以利用岩石的沉積物，包括鋰礦物的大晶體，如脫氨烯，岩石和鱗片狀。這三種礦物質需求量很高，為氫氧化鋰的生產，其中兩種主要鋰化合物之一。
來自硬岩礦山鋰的生產與我們在本系列中討論的其他採礦和精煉方法具有很多共同之處。攜帶礦石的岩石被爆破從露天礦井中爆炸，由巨大的裝載機舀起，並轉移到精煉廠。在那裡，通過一系列破碎機和磨機，岩石的尺寸減小，直到它變成細粉。將水加入粉末中以產生稱為紙漿的漿料，其還包括製備含鋰礦物的表面活性劑和分散劑。在一個空氣從底部泵送的淺箱中，光鋰形成漂浮在頂部的泡沫，而較重的岩石顆粒水槽。
在泡沫泡沫脫落浮選罐之後，濾出額外的液體以產生濃縮但不純的鋰粉末，需要精製。精製過程在源礦物和期望的最終產品上取決於批量，但對於濃縮的太澱粉礦石，通常使用硫酸和氫氧化鈉的組合浸出鋰。雖然這是具有高產率的直接途徑，但涉及的酸和鹼可以使其存在環境問題。結果已經開發了其他無酸的浸出方法，這被認為是Tesla在其新的氫氧化鋰植物中使用的過程中的工藝是在其德克薩斯州的巨蜜術中使用的過程。
在鹽水里
如前所述，海水包括230億噸鋰，主要溶解為鋰鹽。雖然這構成了行星上的大部分鋰，但它太過漫射 – 僅僅是25微摩爾 – 作為可行的商業來源，而不需要大量的能量摘錄和濃縮。但海水不是唯一包含鋰的鹽水，並從地下鹽水中提取重要的金屬已成為20世紀90年代的主要生產方法。
到目前為止，在南美洲的“鋰三角”中發現了最重要的鋰含豬。該地區佔領智利，玻利維亞和阿根廷的部分地區是大型鹽或雄鹽的家園，古老的湖泊或池塘蒸發的區域，留下鹽和其他沉澱的礦物質。這些鹽公寓已經建立了數百萬年，留下富含礦物質的礦物質繼承表面。隨著我們所看到的，表面上的平坦地形和嚴重干旱條件也在採礦過程中發揮作用。
鹽水池塘在辣椒島在智利，從空間被看見。對於規模，中心的長，瘦池塘中的每一個都很長。資料來源：美國宇航局地球天文台，由Lauren Dauphin
採礦鋰鹽水與我們以前涵蓋的任何其他採礦方法相當不一樣，並且不能更簡單。而不是挖掘岩石，煞費苦心地隔離感興趣的材料，鹽水開採包括通過深層鑽孔將水注入鹽沉積物中。水溶解鹽沉積物，產生富鹽水，可以泵入表面。將鹽水泵入淺池塘，留在陽光下蒸發。
當池塘里的許多水蒸發 – 長達兩年後 – 現在收穫了現在濃縮的鹽水。除鋰外，濃縮物包括鋰，包括鈉，鎂，磷酸鹽和硼。濃縮物可以在現場更加加工，或者變得越來越普遍，通過管道運輸到國外運輸到鋰加工廠的端口。
面對它，鋰鹽水挖掘的蒸發方法似乎是勝利者。它非常簡單，它幾乎完全由太陽供電，它沒有大型敞篷挖掘操作所擁有的一些影響。但蒸發濃度仍存在巨大問題。首先，它需要大量的水以首先創造鹽水，因為蒸發池在其上下雨不大的地方僅用，水已經短缺。用於鹽水挖掘的水也損失到大氣中，遠離蒸發池的地方。此外，蒸發池塘佔據了令人難以置信的大量土地 – 一些池塘複合物覆蓋了曼哈頓大小的面積 – 這使得規模運營挑戰。並且太陽在其工作中所花費的時間是在生產靈活性方面的問題。
更好的方法
為了充分利用鹽水開採，同時減輕其缺點，直接鋰萃取方法越來越受歡迎。在DLE中，鹽水從地下來源泵浦，而是通過開放的蒸發來濃縮鹽水，使用許多化學和物理方法從鹽水中除去鋰。一種方法是離子交換吸附，其中鹽水與吸收材料混合，所述吸收材料將優先將鋰化合物與鹽水中的其他化合物結合。在DLE中使用的一類吸附劑被稱為層狀雙氫氧化物（LDH），具有層狀結構的材料，其允許鹽水中的氯化鋰以配合在層之間，同時不包括鉀，鎂和其他鹽。鹽水返回地，而高純度氯化鋰被洗掉吸附劑。
其他DLE方法包括相反滲透等膜分離技術，其中鹽水在高壓下通過膜泵送，其孔保持鋰鹽，或通過溶劑萃取，其中有機溶劑用於提取鋰。然而，具有DLE方法的常見主題是它們是閉環過程 – 用於將鹽水產生的水返回到包括鋰的地下地層。 Dle植物也佔據了一個分數的物理空間，即使是單個蒸發池也會採取，並且他們不依賴於撒拉格的極端環境。
兩全其美
與DLE技術一樣有吸引力，在可商業上可行的規模中，DLE植物仍需要相當多的能量來運行。但在某些地方，距離豐富可再生能源的源泉的地質碼頭留下了充足的鋰礦床。在加利福尼亞帝國山谷，位於薩爾頓海，這是一個內陸鹽水湖，包括一系列積極的地質故障，包括著名的聖安德烈亞斯故障。該地區是地熱電力生產的理想選擇，具有11個目前產生2,250兆瓦的植物。這些地熱植物中的一些是與DLE植物共同定位的，該植物泵起來，使用現場生產的地熱能淨化熱的富含鋰的鹽水。環境講話，這種植物隨著鋰產量的低影響，隨著澳大利亞公司控制的熱資源建造的地熱DLE植物預測，預計將以2027年生產68,000噸的電池級鋰電池。
隨著對鋰的需求設置為SOAR，可以利用最低能量所獲得的有限來源提取我們所能的能力確實成為挑戰。地熱似乎是一個很好的開始，但世界上具有適當地球化學和支持這些行動的世界的地方數量有限。它在我們目前擁有的技術和能源，將採取一些智能工程可以獲得可用的其餘鋰。
[橫幅照片由Pablo Coozzaglio / AFP通過Getty Images]